Verschiedene Wege der Kohlenstoffassimilation bei den Organismen

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1 Verschiedene Wege der Kohlenstoffassimilation bei den Organismen Autotrophie Heterotrophie Photohydrotrophie Ernährungstyp Photolithotrophie Chemolitotrophie Photoorganotrophie Saprophytismus Parasitismus Energiequelle Licht Licht Oxidation Licht Dissimilation Dissimilation Kohlenstoffquelle CO 2 CO 2 CO 2 CO 2, anorganische Stoffe (nicht lebende Quelle) (lebende Quelle) Elektronendonator H 2 O Anorganische Stoffe, z.b. H 2 S Anorganische Stoffe, z.b. H 2, H 2 S, Fe 2+ Organische Stoffe Vorkommen Grüne Pflanzen, Cyanobakterien, Chloroxybakterien Grüne und purpurne Schwefelbakterien Einige farblose Prokaryonten Schwefelfreie grüne Bakterien, Purpurbakterien Bakterien, Pilze, Tiere Bakterien, Pilze, einige Angiospermen, Tiere

2 Grundschema der Photosynthese im Chloroplasten Licht Phosphat CO 2 Photosynthese Stroma Thylakoide Triosephosphat Wasser Sauerstoff

3 Die wesentlichen Teile des Calvin-Zyklus

4 Die Carboxylierung und Triosesynthese

5 Die Regenerationsphase Für ein Molekül Hexose muss dieser Zyklus 2x durchlaufen werden, dann stehen auch wieder 6 Moleküle RubP als Akzeptoren zur Verfügung.

6 Was wird aus den Triosen aufgebaut? Hexose Stärke Energie-Shuttle Saccharose Zuckerpolymere Andere Stoffwechselprodukte

7 Aus den Zuckern wird in den Chloroplasten bei Überschuss Stärke als Speicher synthetisiert

8 Durch einen Triose-Phosphat-3-Phosphoglycerat-Shuttle können aus dem Chloroplasten Reduktionsäquivalente und ATP zusammen in das Cytosol exportiert werden 3-Phosphoglycerat 3-Phosphoglycerat ATP ATP ADP 1,3-bis-Phosphoglycerat ADP 1,3-bis-Phosphoglycerat NADPH Translokator 2 NADPH 2 NADP + Pi Glycerinaldehyd-Phosphat Glycerinaldehyd-Phosphat NADP + Pi Triose-P Triose-P Dihydroxyaceton-Phosphat Dihydroxyaceton-Phosphat Chloroplastenstroma Cytosol

9 Der Transportzucker ist Saccharose Saccharose-P- Synthase

10 Die Regulation der Saccharose-Phosphat-Synthase (SPS) ADP SPS-Kinase ATP P-O-Ser- SPS weniger aktiv SPS weniger aktiv -Ser-OH SPS-Phosphatase weniger aktiv Proteinsynthese? Pi SPS-Phosphatase stärker aktiv + Licht

11 Warum wird eine Transportform benötigt?

12 Sink-source Relation und Kohlenhydratverteilung in höheren Pflanzen Flower Flower bud C-heterotrophic embryo Leaf Fruit C-autotroph + C-heterotroph Tuber Biotic and abiotic stress Root Ein Blatt muss viele Pflanzenorgane beliefern

13 Welche Zellen sind am Langstreckentransport beteiligt? Der Langstreckentransport findet in den Leitbahnen statt.

14 Schematische Darstellung der Siebröhren

15 Schematische Darstellung der Be-und Entladung mit Saccharose

16 Apoplastische Phloementladung und Verknüpfung mit Stärkesynthese

17 Wichtige Struktur- und Speicherpolymere werden gebildet Was entsteht noch aus Glucose?

18 Fructansynthese

19 Was macht die Pflanze noch mit dem Zucker?

20 Die Oxygenierung durch Rubisco ist ein Problem

21 Chloroplasten, Peroxisomen und Mitochondrien sind eng miteinander vergesellschaftet

22 An der Photorespiration sind drei verschiedene Organellen beteiligt

23 Entgiftung von H 2 O 2 in den Peroxisomen H 2 O 2 Katalase ½ O 2 + H 2 O Peroxisom mit Proteinkristall

24 Stomata regulieren des Gasaustausch in einem Blatt O 2 O 2

25 Schema der Transpiration eines Laubblattes

26 Regulation der Spaltöffnungsbewegung

27 Spaltöffnungszustände

28 Protonenausstrom und Kaliumeinstrom sind wichtig für die Spaltöffungsbewegung Schließzellen haben niedrigen Innenturgor sie sind geschlossen Chloroplast Stärke Triose-P PEP CO 2 Aktiver Protonentransport Cytosol Zu viel CO 2 Malat -- Zu niedrige Luftfeuchtigkeit H + H + H + H + H + Temperatur PEP Triose-P K + K + K + K+ CO 2 -Mangel H 2 O Licht Schließzellen haben hohen Innenturgor sie sind offen H 2 O H 2 O H 2 O

29 Modell des bei der Spaltöffnungsbewegung wirksamen Rückkopplungssystems

30 Ionenkanäle sind an der Spaltöffnungsbewegung beteiligt 1. Plasmamembran 2. Tonoplast